UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIAPASFACULTAD DE MEDICINA HUMANA C. IV TAPACHULA

LICENCIATURA EN MEDICO CIRUJANOALUMNO: ALEJANDRA ARREOLA NORIEGA

1 SEM AMATERIA: FISIOLOGIA

DR. OMAR GOMEZ CRUZ “CONTRACCIÓN DEL MUSCULO ESQUELÉTICO”

El cuerpo humano está formado con el 40% de musculo esquelético y el 10% de musculo liso y cardiaco. Los músculos esqueléticos tienen como principal función dar movimiento al esqueleto. Los músculos esqueléticos están formados por numerosas fibras que se extienden a los largo de la longitud de los músculos y están inervadas por una sola terminación nerviosa cerca del punto medio de la fibra.

Las fibras musculo esqueléticas se encuentran envueltas por el sarcolema que está formado por una membrana Otro elemento importante de las miofibrillas es el retículo sarcoplasmico, este se encarga de regular el almacenamiento, la liberación y receptación del calcio para controlar la contracción muscular.

MECANISMO GENERAL DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

1) Un potencial de acción viaja a lo largo de una fibra motora hasta sus terminales sobre las fibras musculares

2) En cada terminal, el nervio secreta una pequeña cantidad de la sustancia neurotransmisora acetilcolina.

3) La acetilcolina actúa en una zona local de la membrana de la fibra muscular para abrir múltiples canales de cationes.

4) La apertura de los canales activados por acetilcolina permite que grandes cantidades de iones sodio difundan hacia el interior de la membrana de la fibra muscular.

5) El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular de la misma manera que los potenciales de acción viajan a lo largo de las membranas de las fibras nerviosas.

6) El potencial de acción despolariza la membrana muscular, y buena parte de la electricidad del potencial de acción fluye a través del centro de la fibra muscular.

7) Los iones calcio inician fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina.

8) Después de una fracción de segundo los iones calcio son bombeados de nuevo hacia el retículo sarcoplásmico por una bomba de Ca++ de la membrana y permanecen almacenados en el retículo hasta que llega un nuevo potencial de acción muscular; esta retirada de los iones calcio desde las miofibrillas hace que cese la contracción muscular.

MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

El deslizamiento de los filamentos produce la contracción muscular, este mecanismo se lleva a cabo de la siguiente manera: en el estado contraído los filamentos de actina se deslizan entre los filamentos de miosina esta acción se lleva a cabo por las fuerzas generadas entre los puentes cruzados que se encuentran en ambos filamentos.

Cuando un potencial de acción viaja a lo largo de la fibra muscular provoca la liberación de iones de calcio del retículo sarcoplasmico que rodean a las miofibrillas y al mismo tiempo estas fuerzas de atracción entre los filamentos y comienza la contracción.

CARACTERÍSTICAS MOLECULARES DE LOS FILAMENTOS CONTRÁCTILES

-Los filamentos de miosina están formados por 200 o más moléculas de miosina. Las moléculas de miosina están formadas por seis cadenas polipeptidicas, dos cadenas pesadas y cuatro cadenas ligeras. -Los filamentos de actina están formados por la molécula de la proteína F-actina bicatenaria, tropiomiosina y troponina.

La F-actina esta presentada por dos hebras de color claro, la tropiomiosina se encuentra enrollada en espira alrededor de los lados de la hélice de F-actina y por último, la troponina se ubica a los lados de las moléculas tropiomiosina, la troponina se divide en tres subunidades: troponina T, troponina C y troponina I. -Cuando ocurre la inhibición del filamento de actina puro sin la presencia del complejo troponina-tropiomiosina los puntos activos del filamento de actina normal del musculo relajado son inhibidos físicamente por el complejo troponinatropoiosina. -en presencia de iones de calcio, se inhibe el propio efecto inhibidor del complejo troponinatropoiosina sobre los filamentos de actina. -una vez activado el filamento de actina por los iones de calcio la cabeza de los puentes cruzados de los filamentos de miosina son atraídos hacia los puntos activos del filamento de actina y produce la contracción. -en la contracción se utilizan grandes cantidades de energía de ATP para formar ADP. -la longitud del sarcomero varía dependiendo de la cantidad de superposición entre los filamentos de miosina y actina durante la tensión activa. -la tensión activa (aumento de la tensión que se produce durante la contracción) se reduce a medida que el musculo es distendido más allá de su longitud normal.

ENERGÉTICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

La energía que se necesita para realizar un trabajo proviene de las reacciones químicas de las células musculares durante la contracción. Existen tres fuentes de energía importantes utilizadas para reconstruir el ATP: fosfocreatina, glucolisis y metabolismo oxidativo.

CARACTERÍSTICAS DE LA CONTRACCIÓN DE TODO EL MUSCULO

Las contracciones musculares se caracterizan por ser isométricas e isotónicas. Las contracciones isométricas son todas aquellas en las cuales al ejercer una fuerza el musculo se contrae y se relaja sin afectar su longitud, y en las contracciones isotónicas los músculos se acortan contra una carga fija. Los músculos existen en diferentes tamaños, desde los más pequeños hasta el más grande, con fibras cortas y largas, es por eso que la contracción de cada uno de ellos es variable.

Las fibras que inervan los músculos se clasifican en rápidas y lentas: 1) Fibras lentas (tipo I, musculo rojo) • Pequeñas • Inervadas por fibras nerviosas pequeñas • Sistema de vascularización extenso • Número elevado de mitocondrias • Grandes cantidades de mioglobina 2) Fibras rápidas (tipo II, musculo blanco) •

Grandes • Retículo sarcoplasmico extenso • Enzimas glucoliticas • Vascularización menos extensa • Menos mitocondrias • Déficit de mioglobina

MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN DEL MUSCULO ESQUELÉTICO

Unidad motora: son todas las fibras musculares inervadas por una única fibra nerviosa. Los músculos pequeños tienen un movimiento rápido y específico por lo que están inervadas por más fibras nerviosas y menos fibras musculares, de lo contrario los músculos grandes que no tienen un control fino tienen más fibras musculares en una unidad motora.

La sumacion de las fuerzas musculares se distingue en dos tipos:

1) Sumacion de fibras múltiples: aumenta el número de unidades motoras que se contraen de manera simultánea.

2) Sumacion de frecuencia y tetanizacion: aumenta la frecuencia de la contracción sin permitir una relajación entre los potenciales de acción.

La máxima fuerza de contracción en un musculo en función normal es de 3 y 4 kg por centímetro cuadrado de musculo. Efecto escalera o treppe: se realiza cuando un musculo empieza a contraerse después de un periodo de reposo prolongado, su fuerza inicial de contracción puede ser muy pequeña y va aumentando hasta una meseta.

Esto es posible gracias al aumento de iones calcio en el citosol debido a la liberación de más iones en el retículo sarcoplasmico.

La fatiga muscular es la contracción larga e intensa de un musculo, esta aumenta de acuerdo a la velocidad de depleción de glucógeno en el musculo. La cinesiología se encarga del estudio de los diferentes tipos de músculos y sistemas de palanca.

Los sistemas de palanca están formados por huesos, los cuales tienen una tensión aplicada en sus puntos de inserción. Estos se encargan del movimiento y la intensidad en la que se realiza. La coactivacion es un proceso de contracción simultanea de músculos agonistas y antagonistas de lados opuestos de las articulaciones controlados por los centros de control del encéfalo y de la medula espinal.

REMODELACIÓN DEL MUSCULO PARA ADAPTARSE A LA FUNCIÓN

Los músculos se modelan frecuentemente para adaptarse a sus funciones, alteran su longitud, diámetro, fuerza, vascularización y muy levemente se modelan sus tipos de fibras musculares. Los músculos tienden a obtener mayor volumen o bien la disminución de este, son denominados hipertrofia muscular y atrofia muscular respectivamente.

La hipertrofia muscular se debe al aumento de filamentos de actina y miosina en cada fibra muscular, también existe un aumento en los sistemas enzimáticos que proporcionan energía. La atrofia muscular es la degradación proteica del musculo importada por la ruta de ubicuitina-proteasoma dependiente del ATP. Cuando un musculo pierde su inervación ya no recibe las señales contráctiles que son necesarias para mantener el tamaño muscular normal, por lo que comienzan a haber cambios degenerativos en las fibras musculares, esta es destruidos y sustituidos por tejido fibroso y adiposo.

Rigidez cadavérica: como su nombre lo dice, algunas horas después de la muerte los músculos del cuerpo entran en un estado de resistencia, se contraen, esto se debe a la perdida de ATP que es el encargado de la separación de puentes cruzados de los filamentos de actina.

La distrofia muscular es la debilidad y degeneración progresiva de las fibras musculares.

“Transmisión de impulsos nerviosos desde las terminaciones nerviosas a las fibras del músculo esquelético: la unión neuromuscular”

La unión neuromuscular es la unión entre una de las fibras nerviosas de neuronas motoras grandes provenientes de las astas anteriores de la médula espinal que pasan por el vientre muscular y una de las fibras del músculo esquelético (solo el 2% de las fibras musculares omiten esta regla).

Esta fibra nerviosa se une al punto medio de la fibra muscular y forma un complejo de terminaciones nerviosas que se acoplan con la fibra muscular, esta estructura se llama placa motora terminal, que está envuelta por células de Schwann que aísla la placa de los líquidos extracelulares. Cuando se genera una potencia de acción, este inicia en el centro y se extiende a los extremos de la fibra muscular.

La membrana que ha sido invaginada se denomina gotera sináptica o valle sináptico, en este hay pliegues pequeños de la membrada de la fibra muscular llamadas hendiduras subneurales, su función es aumentar el área en la que el potencial de acción puede actuar.

El espacio que existe entre la vesícula sináptica y la gotera se llama espacio sináptico o hendidura sináptica y mide de 20 a 30 nm de ancho. El ATP es la

fuente de energía que se usa para producir acetilcolina, que es el transmisor que excita al músculo, por lo que en las vesículas sinápticas hay muchas mitocondrias.

Cuando un impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, se liberan aproximadamente 125 vesículas de acetilcolina hacia el espacio sináptico, esto es posible ya que, al llegar el impulso, se abren los canales de calcio depende por voltaje, lo que hace que el calcio que está en la hendidura entre al terminal sináptico y que la acetilcolina salga del terminal a la hendidura mediante exocitosis. Cuando es liberada, dos moléculas acetilcolina se unen a cada canal iónico dependiente de ligando ubicados en la fibra muscular, lo que provoca su apertura y la consiguiente entrada de sodio a la fibra muscular debido a la diferencia de gradientes de concentración.

El diámetro del canal es de 0,65nm, tan grande como para que entren moléculas de calcio, sodio y potasio, cada canal puede transmitir de 15 a 30 mil iones sodio en 1ms, el tiempo que el canal permanece abierto es suficiente para excitar la fibra muscular, lo que eleva el potencial eléctrico de la misma hasta entre los 50 y los 75mV y a su vez generando lo que se denomina como potencial de la placa terminal.

La acetilcolina es destruida por medio de dos medios, la mayor parte es destruida por la enzima acetilcolinesterasa, que se encuentra en la capa esponjosa de tejido conjuntivo del espacio sináptico, está la responsable de convertir la acetilcolina en iones acetato y colina, esta última puede ser reutilizada, lo que resta de la acetilcolina se difunde hacia el exterior y queda inutilizable para la membrana de la fibra muscular, la rápida eliminación de la acetilcolina impide la reexcitación muscular después de un potencial de acción. Una unión neuromuscular tiene un elevado factor de seguridad, que es aproximadamente tres veces mayor que el voltaje necesario para producir una contracción muscular, pero cuando una unión se estimula más de 100 veces por segundo por varios minutos, la cantidad de vesículas de acetilcolina que pueden liberarse disminuye, por lo que se dice que la unión llega a un estado de fatiga, efecto que también se aplica en la sinapsis en el sistema nervioso central.

Biología molecular de la formación y liberación de acetilcolina Las cuatro fases que conlleva el proceso son:

1. Se forman aproximadamente 300,000 vesículas en el aparato de Golgi del cuerpo de la moto neurona de la médula espinal y se transporta a lo largo de todo el axoplasma hasta la unión neuromuscular, cada vesícula tiene un tamaño aproximado de 40nm.

2. La acetilcolina es sintetizada en el citosol de la terminación nerviosa y atraviesa inmediatamente la membrana de las vesículas, cada vesícula contendrá aproximadamente 10,000 moléculas de acetilcolina.

3. Cuando el potencial llega a la terminación nerviosa, se abren los canales de calcio, esta apertura aumenta la velocidad de fusión de las vesículas que transportan la acetilcolina con la membrana de la terminación, liberando la acetilcolina en la hendidura sináptica. Posteriormente se elimina la acetilcolina mediante los medios mencionados con anterioridad. El tiempo de esta secuencia de acontecimientos es de 5 a 10ms.

4. Las vesículas disponibles alcanzan para transmitir algunos miles de impulsos desde la fibra nerviosa hacia la muscular.

Unos segundos después aparecen hendiduras revestidas en la membrana de la terminación nerviosa producidas especialmente por clatrina que, posteriormente, se rompen por la contracción de las mismas proteínas para formar nuevas vesículas. Unos segundos más tarde, la acetilcolina es transportada alas vesículas para una nueva liberación de acetilcolina. Existen fármacos actúan de manera similar a la acetilcolina, tales como la metacolina, el carbacol y la nicotina.

Potencial de acción muscular El inicio y la conducción de los potenciales de acción muscular son similares a los del sistema nervioso en algunas cosas:

1. Su potencial de membrana en reposo es el mismo.

2. La duración del potencial de acción en las fibras del músculo esquelético es 5 veces mayor que en los nervios mielinizadas grandes.

3. La velocidad de conducción es 1/13 de la velocidad de las fibras nerviosas mielinizadas grandes que excitan el músculo esquelético.

Junto a los túbulos T se encuentran estructuras llamadas retículos sarcoplásmicos, por cavidades llamadas cisternas terminales y túbulos longitudinales que envuelven las miofibrillas. En el interior de estos últimos hay

muchos iones calcio que son liberados debido a un potencial de acción en un túbulo T cercano.

El mecanismo funciona así: el túbulo T recibe el potencial, el voltaje es captado por receptores de dihidropiridina ligados a canales de liberación de calcio de las cisternas reticulares, esto abre los canales liberadores de calcio sobre el sarcoplasma y provoca la contracción del músculo. Después de iniciada la contracción, una bomba de calcio que está en el retículo sarcoplásmico bombea estos iones desde las miofibrillas a los túbulos sarcoplásmicos. Esta bomba puede concentrar 10,000 veces los iones calcio en los túbulos. CAPÍTULO 8, UNIDAD II “Excitación y contracción del músculo liso” El músculo liso, que está formado por fibras mucho menores, habitualmente de 1 a 5 μm de diámetro y de solo 20 a 500 μm de longitud. Las fibras musculares esqueléticas tienen un diámetro hasta 30 veces mayor y una longitud cientos de veces mayor, hay que tomar en cuenta que las mismas fuerzas de atracción entre los filamentos de miosina y actina producen la contracción en el músculo liso y en el músculo esquelético, pero la disposición física interna de las fibras musculares lisas es diferente.

El músculo liso de los distintos órganos es distinto del de la mayor parte de los demás en varios sentidos: dimensiones físicas, organización en fascículos o láminas, respuesta a diferentes tipos de estímulos, características de la inervación, y función, pero se puede dividir en multiunitario y unitario.

El multiunitario está formado por fibras musculares lisas separadas y discretas. Cada una de las fibras actúa independientemente de las demás y con frecuencia está inervada por una única terminación nerviosa, como ocurre en las fibras musculares esqueléticas. Además, la superficie externa de estas fibras, como en el caso de las fibras musculares esqueléticas, está cubierta por una capa delgada de sustancia similar a una membrana basal, una mezcla de colágeno fino y glucoproteínas que aísla las fibras separadas entre sí.

El unitario se denomina músculo liso o músculo liso visceral. El término “unitario” es confuso porque no se refiere a fibras musculares únicas. Por el contrario, se refiere a una masa de cientos a miles de fibras musculares lisas que se contraen juntas como una única unidad. El músculo liso contiene filamentos tanto de actina como de miosina, que tienen características químicas similares a los filamentos de actina y miosina del músculo esquelético.

No contiene el complejo de troponina necesario para el control de la contracción del músculo esquelético, de modo que el mecanismo de control de la contracción es diferente. Los filamentos de actina y miosina del músculo liso interactúan entre sí de manera muy similar a como lo hacen en el músculo esquelético.

Además, el proceso contráctil es activado por los iones calcio, y el trifosfato de adenosina (ATP) se degrada a difosfato de adenosina (ADP) para proporcionar la energía para la contracción. La Base física de la contracción del músculo liso

muestra grandes números de filamentos de actina unidos a los cuerpos densos. Algunos de estos cuerpos están unidos a la membrana celular; otros están dispersos en el interior de la célula.

Algunos de los cuerpos densos de la membrana de células adyacentes están unidos entre sí por puentes proteicos intercelulares. La fuerza de contracción se transmite de unas células a otras principalmente a través de estos enlaces. La mayoría de los músculos esqueléticos se contraen y relajan rápidamente, muchas de las contracciones del músculo liso son contracciones tónicas prolongadas, que a veces duran horas o incluso días.

Por tanto, cabe esperar que las características físicas y químicas de la contracción del músculo liso sean diferentes de las del músculo esquelético. En los apartados siguientes se presentan algunas de las diferencias. La rapidez del ciclado de los puentes transversos de miosina en el músculo liso es mucho más lenta que en el músculo esquelético. A pesar de todo, se piensa que la fracción de tiempo que los puentes cruzados permanecen unidos a los filamentos de actina, que es un factor importante que determina la fuerza de la contracción, está muy aumentada en el músculo liso.

Para mantener la misma tensión de contracción en el músculo liso que en el músculo esquelético solo es necesario de 1/10 a 1/300 de energía. También se piensa que esto se debe al lento ciclado de unión y separación de los puentes cruzados y a que solo es necesaria una molécula de ATP para cada ciclo, independientemente de su duración.

Un tejido muscular liso típico comienza a contraerse de 50 a 100 ms después de ser excitado, alcanza la contracción completa aproximadamente 0,5 s después, y después la fuerza contráctil disminuye en 1 a 2 s más, dando un tiempo total de contracción de 1 a 3 s. Este tiempo es aproximadamente 30 veces más prolongado que una contracción única de una fibra muscular esquelética media. El inicio lento de la contracción del músculo liso, así como su contracción prolongada, está producido por la

lentitud de la unión y la separación de los puentes cruzados a los filamentos de actina.

La fuerza máxima de contracción del músculo liso es con frecuencia mayor que la del músculo esquelético, hasta 4 a 6 kg/cm2 de área transversal para el músculo liso, en comparación con 3 a 4 kg para el músculo esquelético. La magnitud de la excitación continuada habitualmente se puede reducir a mucho menos del nivel inicial, a pesar de lo cual el músculo mantiene su fuerza de contracción completa.

Además, la energía que se consume para mantener la contracción con frecuencia es minúscula, a veces tan solo 1/300 de la energía necesaria para una contracción sostenida y comparable del músculo esquelético. Este mecanismo se denomina efecto de cerrojo. Una vez que el músculo liso ha generado la contracción máxima, la magnitud de la excitación continuada habitualmente se puede reducir a mucho menos del nivel inicial, a pesar de lo cual el músculo mantiene su fuerza de contracción completa.

El mecanismo de cerrojo es que permite mantener una contracción tónica prolongada en el músculo liso durante horas con un bajo consumo de energía. Otra característica importante del músculo lisos su capacidad de recuperar casi su fuerza de contracción original segundos a minutos después de que haya sido alargado o acortado.

Regulación de la contracción por los iones calcio El estímulo que inicia la mayoría de las contracciones del músculo liso es un aumento de los iones calcio en el medio intracelular. Este aumento puede estar producido en diferentes tipos de músculo liso por la estimulación nerviosa de las fibras de músculo liso, por estimulación hormonal, por distensión de la fibra o incluso por cambios del ambiente químico de la fibra.

En lugar de la troponina, las células musculares lisas contienen una gran cantidad de otra proteína reguladora denominada calmodulina. La calmodulina inicia la contracción al activar los puentes cruzados de miosina.

Esta activación y la posterior contracción se producen según la siguiente secuencia:

A. La concentración de calcio en el líquido citosólico del músculo liso se incrementa como consecuencia de la entrada de calcio desde el líquido extracelular a través de los canales de calcio y/o la liberación de calcio desde el retículo sarcoplásmico.

B. Los iones calcio se unen a la calmodulina de forma reversible. C. El complejo calmodulina-calcio se une después a la miosina cinasa de cadena

ligera, que es una enzima fosforiladora, y la activa.

D. Una de las cadenas ligeras de cada una de las cabezas de miosina, denominada cabeza reguladora, se fosforila en respuesta a esta miosina cinasa.

Cuando esta cadena no está fosforilada no se produce el ciclo de unión-separación de la cabeza de miosina con el filamento de actina. Sin embargo, cuando la cadena reguladora está fosforilada la cabeza tiene la capacidad de unirse repetitivamente al filamento de actina y de avanzar a través de todo el proceso de ciclado de «tirones» intermitentes, al igual que ocurre en el músculo esquelético, produciendo de esta manera la contracción muscular.

El retículo sarcoplásmico, que proporciona prácticamente todos los iones calcio para la contracción musculo esquelética, está desarrollado solo ligeramente en la mayor parte del músculo liso. En su lugar, la mayoría de los iones calcio que provocan la contracción entran en la célula muscular desde el líquido extracelular en el momento del potencial de acción u otro estímulo.

Es decir, la concentración de iones calcio en el líquido extracelular es superior a 10−3 molar, en comparación con un valor inferior a 10−7 molar en el interior de la célula muscular lisa; esta situación origina una rápida difusión de los iones calcio en la célula desde el líquido extracelular cuando se abren los canales de calcio. Los retículos sarcoplásmicos muy poco desarrollados que se sitúan cerca de las membranas celulares en algunas células del músculo liso más grandes. Pequeñas invaginaciones de la membrana celular, denominadas cavéolas, terminan en las superficies de estos túbulos.

Para provocar la relajación del músculo liso después de que se haya contraído es preciso extraer los iones calcio de los líquidos intracelulares. Esta extracción se consigue mediante una bomba de calcio que bombea los iones calcio fuera de la fibra de músculo liso de nuevo al líquido extracelular, o al retículo sarcoplásmico, si estuviera presente.

La relajación del músculo liso tiene lugar cuando los canales de calcio se cierran y la bomba de calcio transporta iones calcio fuera del líquido citosólico de la célula. Cuando la concentración de iones calcio disminuye por debajo de un nivel crítico, los procesos que se acaban de señalar se invierten automáticamente, excepto la fosforilación de la cabeza de miosina.

La inversión de esta reacción precisa otra enzima, la miosina fosfatasa, que está localizada en el citosol de la célula muscular lisa y que escinde el fosfato de la cadena ligera reguladora. Debido a la importancia del fenómeno de cerrojo en el músculo liso, y como este fenómeno permite el mantenimiento a largo plazo del tono en muchos órganos que tienen músculo liso sin un gran gasto de energía, se han hecho muchos intentos de explicarlo.

“CONTRACCION DEL MUSCULO ESQUELETICO”

Ahora pasamos al músculo liso, que está formado por fibras mucho menores, habitualmente de 1 a 5 μm de diámetro y de solo 20 a 500 μm de longitud. Muchos de los mismos principios de la contracción se aplican al músculo liso y al músculo esquelético. Lo que es más importante, esencialmente las mismas fuerzas de atracción entre los filamentos de miosina y actina producen la contracción en el músculo liso y en el músculo esquelético, pero la disposición física interna de las fibras musculares lisas es diferente.

Tipos de musculo:

El músculo liso de los distintos órganos es distinto del de la mayor parte de los demás en varios sentidos

1) dimensiones físicas2) organización en fascículos o

láminas; 3) respuesta a diferentes tipos de

estímulos 4) características de la inervación5) función.

Sin embargo, en aras de la simplicidad, el músculo liso en general se puede dividir en dos tipos principales: músculo liso multiunitario y músculo liso unitario (o monounitario).

Músculo liso multiunitario

Este tipo de músculo liso está formado por fibras musculares lisas separadas y discretas. Cada una de las fibras actúa independientemente de las demás y con frecuencia está inervada por una única terminación nerviosa, como ocurre en las fibras musculares esqueléticas.

Además, la superficie externa de estas fibras, como en el caso de las fibras musculares esqueléticas, está cubierta por una capa delgada de sustancia similar a una membrana basal, una mezcla de colágeno fino y glucoproteínas que aísla las fibras separadas entre sí.

Las características fundamentales de las fibras musculares lisas multiunitarias son que cada una de las fibras se puede contraer independientemente de las demás, y que su control se ejerce principalmente por señales nerviosas. Por el contrario, una parte importante del control del músculo liso unitario es ejercida por estímulos no nerviosos.

Algunos ejemplos de músculo liso multiunitario son el músculo ciliar del ojo, el músculo del iris del ojo y los músculos piloerectores que producen la erección del pelo cuando los estimula el sistema nervioso simpático.

Músculo liso unitario

Este tipo se denomina músculo liso sincitial o músculo liso visceral. El término «unitario» es confuso porque no se refiere a fibras musculares únicas. Por el contrario, se refiere a una masa de cientos a miles de fibras musculares lisas que se contraen juntas como una única unidad.

Las fibras habitualmente están dispuestas en láminas o fascículos, y sus membranas celulares están adheridas entre sí en múltiples puntos, de modo que la fuerza que se genera en una fibra muscular se puede transmitir a la siguiente.

Además, las membranas celulares están unidas por muchas uniones en hendidura a través de las cuales los iones pueden fluir libremente desde una célula muscular a otra, de modo que los potenciales de acción o el flujo iónico simple sin potenciales de acción puede viajar desde una fibra a otra y hacer que las fibras musculares se contraigan simultáneamente.

Este tipo de músculo liso también se conoce como músculo liso sincitial debido a sus interconexiones sincitiales entre las fibras. También se denomina músculo liso visceral porque se encuentra en la pared de la mayor parte de las vísceras del cuerpo, por ejemplo el aparato digestivo, las vías biliares, los uréteres, el útero y muchos vasos sanguíneos.

Mecanismo contráctil en el músculo liso

Base química de la contracción del músculo liso

El músculo liso contiene filamentos tanto de actina como de miosina, que tienen características químicas similares a los filamentos de actina y miosina del músculo esquelético.

No contiene el complejo de troponina necesario para el control de la contracción del músculo esquelético, de modo que el mecanismo de control de la contracción

es diferente. Esta cuestión se analiza en detalle más adelante en este mismo capítulo. Estudios químicos han mostrado que los filamentos de actina y miosina del músculo liso interactúan entre sí de manera muy similar a como lo hacen en el músculo esquelético.

Además, el proceso contráctil es activado por los iones calcio, y el trifosfato de adenosina (ATP) se degrada a difosfato de adenosina (ADP) para proporcionar la energía para la contracción. Hay diferencias importantes entre la organización física del músculo liso y la del músculo esquelético, así como diferencias en el acoplamiento excitación-contracción, el control del proceso contráctil por los iones calcio, la duración de la contracción y la cantidad de energía necesaria. Base física de la contracción del músculo liso El músculo liso no tiene la misma disposición estriada de los filamentos de actina y miosina que se encuentra en el músculo esquelético, que muestra grandes números de filamentos de actina unidos a los cuerpos densos. Algunos de estos cuerpos están unidos a la membrana celular; otros están dispersos en el interior de la célula.

Algunos de los cuerpos densos de la membrana de células adyacentes están unidos entre sí por puentes proteicos intercelulares. La fuerza de contracción se transmite de unas células a otras principalmente a través de estos enlaces.

Interpuestos entre los filamentos de actina de la fibra muscular están los filamentos de miosina. Estos filamentos tienen un diámetro superior al doble que los filamentos de actina. En las microfotografías electrónicas habitualmente se ven 5 a 10 veces más filamentos de actina que de miosina.

Se ven grandes números de filamentos de actina que irradian desde dos cuerpos densos; los extremos de estos filamentos se superponen a un filamento de miosina que está localizado a mitad de camino entre los cuerpos densos.

Esta unidad contráctil es similar a la del músculo esquelético, aunque sin la regularidad de su estructura; de hecho, los cuerpos densos del músculo liso tienen la misma función que los discos Z del músculo esquelético.

Otra diferencia reside en que la mayoría de los filamentos de miosina tienen lo que se denomina puentes cruzados «lateropolares», dispuestos de tal manera que los puentes de un lado basculan en una dirección y los del otro lado basculan en la dirección opuesta. Esta configuración permite que la miosina tire de un filamento de actina en una dirección en un lado a la vez que tira de otro filamento de actina en la dirección opuesta en el otro lado.

La utilidad de esta organización es que permite que las células musculares lisas se contraigan hasta el 80% de su longitud, en lugar de estar limitadas a menos del 30%, como ocurre en el músculo esquelético.

Comparación de la contracción del músculo liso con la contracción del músculo estriado

Aunque la mayoría de los músculos esqueléticos se contraen y relajan rápidamente, muchas de las contracciones del músculo liso son contracciones tónicas prolongadas, que a veces duran horas o incluso días.

Por tanto, cabe esperar que las características físicas y químicas de la contracción del músculo liso sean diferentes de las del músculo esquelético. En los apartados siguientes se presentan algunas de las diferencias. Ciclado lento de los puentes cruzados de miosina La rapidez del ciclado de los puentes transversos de miosina en el músculo liso (es decir, su unión a la actina, su posterior liberación de la actina y su nueva unión para el siguiente ciclo) es mucho más lenta que en el músculo esquelético; de hecho, la frecuencia es tan baja como 1/10 a 1/300 de la del músculo esquelético.

A pesar de todo, se piensa que la fracción de tiempo que los puentes cruzados permanecen unidos a los filamentos de actina, que es un factor importante que determina la fuerza de la contracción, está muy aumentada en el músculo liso.

Una posible razón del ciclado lento es que las cabezas de los puentes cruzados tienen una actividad ATPasa mucho menor que en el músculo esquelético, de modo que la degradación del ATP que aporta energía a los movimientos de las cabezas de los puentes cruzados está muy reducida, con el consiguiente enlentecimiento de la frecuencia de ciclado. Baja necesidad de energía para mantener la contracción del músculo liso

Para mantener la misma tensión de contracción en el músculo liso que en el músculo esquelético solo es necesario de 1/10 a 1/300 de energía. También se piensa que esto se debe al lento ciclado de unión y separación de los puentes cruzados y a que solo es necesaria una molécula de ATP para cada ciclo, independientemente de su duración.

La baja utilización de energía por el músculo liso es importante para la economía energética global del cuerpo, porque órganos como los intestinos, la vejiga urinaria, la vesícula biliar y otras vísceras con frecuencia mantienen una contracción muscular tónica casi indefinidamente. Lentitud del inicio de la contracción y relajación del tejido muscular liso total Un tejido muscular liso típico comienza a contraerse de 50 a 100 ms después de ser excitado, alcanza la contracción completa aproximadamente 0,5 s después, y después la fuerza contráctil disminuye en 1 a 2 s más, dando un tiempo total de contracción de 1 a 3 s.

Este tiempo es aproximadamente 30 veces más prolongado que una contracción única de una fibra muscular esquelética media. Sin embargo, como hay tantos tipos de músculo liso, la contracción de algunos tipos puede ser tan corta como 0,2 s o tan larga como 30 s. El inicio lento de la contracción del músculo liso, así como su contracción prolongada, está producido por la lentitud de la unión y la separación de los puentes cruzados a los filamentos de actina.

Además, el inicio de la contracción en respuesta a los iones calcio es mucho más lento que en el músculo esquelético, como se analizará más adelante. La fuerza máxima de contracción muscular es a menudo mayor en el músculo liso que en el músculo esquelético

A pesar de la escasez relativa de filamentos de miosina en el músculo liso, y a pesar del tiempo lento de ciclado de los puentes cruzados, la fuerza máxima de contracción del músculo liso es con frecuencia mayor que la del músculo esquelético, hasta 4 a 6 kg/cm2 de área transversal para el músculo liso, en comparación con 3 a 4 kg para el músculo esquelético.

Esta gran fuerza de la contracción del músculo liso se debe al período prolongado de unión de los puentes cruzados de miosina a los filamentos de actina. El mecanismo de «cerrojo» facilita el mantenimiento prolongado de las contracciones del músculo liso Una vez que el músculo liso ha generado la contracción máxima, la magnitud de la excitación continuada habitualmente se puede reducir a mucho menos del nivel inicial, a pesar de lo cual el músculo mantiene su fuerza de contracción completa.

Además, la energía que se consume para mantener la contracción con frecuencia es minúscula, a veces tan solo 1/300 de la energía necesaria para una contracción sostenida y comparable del músculo esquelético. Este efecto se denomina mecanismo de «cerrojo». La importancia del mecanismo de cerrojo es que permite mantener una contracción tónica prolongada en el músculo liso durante horas con un bajo consumo de energía. Es necesaria una señal excitadora continua baja procedente de las fibras nerviosas o de fuentes hormonales.

Tensión-relajación del músculo liso otra característica importante del músculo liso, especialmente del tipo unitario visceral de músculo liso de muchos órganos

huecos, es su capacidad de recuperar casi su fuerza de contracción original segundos a minutos después de que haya sido alargado o acortado. Por ejemplo, un aumento súbito del volumen de la vejiga urinaria, que produce distensión del músculo liso de la pared de la vejiga, produce un gran aumento inmediato de presión en la vejiga. Sin embargo, en los 15 s a 1 min siguientes, a pesar de la distensión continuada de la pared de la vejiga, la presión casi recupera su nivel original.

Posteriormente, cuando se aumenta el volumen en otro escalón, se produce de nuevo el mismo efecto. Por el contrario, cuando se produce una reducción súbita de volumen, la presión disminuye drásticamente al principio, aunque después aumenta en un plazo de otros pocos segundos o minutos hasta o casi hasta el nivel original. Estos fenómenos se denominan tensión-relajación y tensiónrelajación inversa.

Su importancia radica en que, excepto durante breves períodos, permiten que un órgano hueco mantenga aproximadamente la misma presión en el interior de su luz a pesar de grandes cambios de volumen sostenidos.

Regulación de la contracción por los iones calcio

Al igual que en el caso del músculo esquelético, el estímulo que inicia la mayoría de las contracciones del músculo liso es un aumento de los iones calcio en el medio intracelular. Este aumento puede estar producido en diferentes tipos de músculo liso por la estimulación nerviosa de las fibras de músculo liso, por estimulación hormonal, por distensión de la fibra o incluso por cambios del ambiente químico de la fibra.

El músculo liso no contiene troponina, la proteína reguladora que es activada por los iones calcio para producir la contracción del músculo esquelético. En cambio, la contracción del músculo liso está activada por un mecanismo totalmente distinto, como se describe en el siguiente apartado.

Los iones calcio se combinan con la calmodulina para provocar la activación de la miosina cinasa y la fosforilación de la cabeza de miosina en lugar de la troponina, las células musculares lisas contienen una gran cantidad de otra proteína reguladora denominada calmodulina. Aunque esta proteína es similar a la troponina, inicia la contracción de una manera diferente. La calmodulina inicia la contracción al activar los puentes cruzados de miosina.

Esta activación y la posterior contracción se producen según la siguiente secuencia:

La concentración de calcio en el líquido citosólico del músculo liso se incrementa como consecuencia de la entrada de calcio desde el líquido extracelular a través de los canales de calcio y/o la liberación de calcio desde el retículo sarcoplásmico.

Los iones calcio se unen a la calmodulina de forma reversible.El complejo calmodulina-calcio se une después a la miosina cinasa de cadena ligera, que es una enzima fosforiladora, y la activa.Una de las cadenas ligeras de cada una de las cabezas de miosina, denominada cabeza reguladora, se fosforila en respuesta a esta miosina cinasa. Cuando esta cadena no está fosforilada no se produce el ciclo de unión-separación de la cabeza de miosina con el filamento de actina. Sin embargo, cuando la cadena reguladora está fosforilada la cabeza tiene la capacidad de unirse repetitivamente al filamento de actina y de avanzar a través de todo el proceso de ciclado de «tirones» intermitentes, al igual que ocurre en el músculo esquelético, produciendo de esta manera la contracción muscular.

Fuente de iones calcio que provocan la contracción Aunque el proceso contráctil en el músculo liso, como en el músculo esquelético, es activado por los iones calcio, el origen de estos iones es diferente. Una distinción importante es que el retículo sarcoplásmico, que proporciona prácticamente todos los iones calcio para la contracción musculoesquelética, está desarrollado solo ligeramente en la mayor parte del músculo liso.

En su lugar, la mayoría de los iones calcio que provocan la contracción entran en la célula muscular desde el líquido extracelular en el momento del potencial de acción u otro estímulo. Es decir, la concentración de iones calcio en el líquido extracelular es superior a 10−3 molar, en comparación con un valor inferior a 10−7 molar en el interior de la célula muscular lisa; esta situación origina una rápida difusión de los iones calcio en la célula desde el líquido extracelular cuando se abren los canales de calcio. El tiempo necesario para que tenga lugar esta difusión se sitúa, en promedio, entre 200 y 300 ms, y recibe el nombre de período latente, antes de que se inicie la contracción.

Este período latente es unas 50 veces superior para el músculo liso que para la contracción del músculo esquelético. Papel del retículo sarcoplásmico del músculo liso. Pequeñas invaginaciones de la membrana celular, denominadas cavéolas, terminan en las superficies de estos túbulos. Las cavéolas sugieren

una rudimentaria analogía del sistema de túbulos transversos del músculo esquelético.

Cuando se transmite un potencial de acción a las cavéolas, según se cree estimula la liberación de iones calcio desde los túbulos sarcoplásmicos contiguos de la misma forma que los potenciales de acción en los túbulos transversos del músculo esquelético provocan la liberación de iones calcio desde los túbulos sarcoplásmicos transversos.

En general, cuanto más extenso es el retículo sarcoplásmico en la fibra de músculo liso más rápidamente se contrae.

La contracción del músculo liso depende de la concentración extracelular de iones calcio

Aunque los cambios en la concentración extracelular de iones calcio con respecto a la concentración normal tienen un efecto escaso en la fuerza de la contracción del músculo esquelético, no sucede así para la mayoría de los músculos lisos.

Cuando la concentración extracelular de iones calcio disminuye a aproximadamente entre 1/3 y 1/10 de la normal, la contracción del músculo liso suele cesar. Por tanto, la fuerza de la contracción del músculo liso suele ser muy dependiente de la concentración de los iones calcio en el líquido extracelular. Se necesita una bomba de calcio para inducir la relajación del músculo liso

Para provocar la relajación del músculo liso después de que se haya contraído es preciso extraer los iones calcio de los líquidos intracelulares. Esta extracción se consigue mediante una bomba de calcio que bombea los iones calcio fuera de la fibra de músculo liso de nuevo al líquido extracelular, o al retículo sarcoplásmico, si estuviera presente.

Esta bomba necesita ATP y es de acción lenta en comparación con la bomba de rápida acción del retículo sarcoplásmico en el músculo esquelético. Por consiguiente, una única contracción de músculo liso a menudo dura unos segundos, y no centésimas o décimas de segundo, como sucede en el músculo esquelético.

La miosina fosfatasa es importante en la interrupción de la contracción La relajación del músculo liso tiene lugar cuando los canales de calcio se cierran y la bomba de calcio transporta iones calcio fuera del líquido citosólico de la célula. Cuando la concentración de iones calcio disminuye por debajo de un nivel crítico, los procesos que se acaban de señalar se invierten automáticamente, excepto la fosforilación de la cabeza de miosina.

La inversión de esta reacción precisa otra enzima, la miosina fosfatasa, que está localizada en el citosol de la célula muscular lisa y que escinde el fosfato de la cadena ligera reguladora.

Después se interrumpe el ciclo y finaliza la contracción. Por tanto, el tiempo necesario para la relajación de la contracción muscular está determinado en gran medida por la cantidad de miosina fosfatasa activa en la célula.

Posible mecanismo de regulación del fenómeno de cerrojo Debido a la importancia del fenómeno de cerrojo en el músculo liso, y como este fenómeno permite el mantenimiento a largo plazo del tono en muchos órganos que tienen músculo liso sin un gran gasto de energía, se han hecho muchos intentos de explicarlo.

Entre los muchos mecanismos que se han propuesto, uno de los más sencillos es el siguiente. Cuando las enzimas miosina cinasa y miosina fosfatasa están intensamente activadas, la frecuencia de ciclado de las cabezas de miosina y la velocidad de contracción son elevadas.

Después, cuando disminuye la activación de las enzimas, lo hace también la frecuencia de ciclado, pero al mismo tiempo la desactivación de estas enzimas permite que las cabezas de miosina permanezcan unidas al filamento de actina durante una proporción cada vez mayor del período de ciclado.

Por tanto, el número de cabezas unidas al filamento de actina en cualquier momento dado sigue siendo grande. Como el número de cabezas unidas a la actina determina la fuerza estática de la contracción, se mantiene, o «cierra», la tensión; sin embargo, el músculo utiliza poca energía porque el ATP no se degrada a ADP excepto en las pocas ocasiones en las que una cabeza se separa.

Control nervioso y hormonal de la contracción del músculo liso

Aunque las fibras musculares esqueléticas son estimuladas exclusivamente por el sistema nervioso, la contracción del músculo liso puede ser estimulada por señales nerviosas, estimulación hormonal, distensión del músculo y otros diversos estímulos. El principal motivo de esta diferencia es que la membrana

del músculo liso contiene muchos tipos de proteínas receptoras que pueden iniciar el proceso contráctil.

Además, otras proteínas receptoras inhiben la contracción del músculo liso, que es otra diferencia respecto al músculo esquelético. Por tanto, en esta sección se analiza el control nervioso de la contracción del músculo liso, seguido del control hormonal y de otros mecanismos de control.

Uniones neuromusculares del músculo liso Anatomía fisiológica de las uniones neuromusculares del músculo liso Las uniones neuromusculares del tipo muy estructurado que se encuentran en las fibras del músculo esquelético no aparecen en el músculo liso.

Por el contrario, las fibras nerviosas autónomas que inervan el músculo liso generalmente se ramifican de manera difusa encima de una lámina de fibras musculares, en la mayoría de los casos estas fibras no establecen contacto directo con la membrana de las células de las fibras musculares lisas, sino que forman las uniones difusas que secretan su sustancia transmisora hacia el recubrimiento de matriz del músculo liso, con frecuencia a una distancia de varios nanómetros a varios micrómetros de las células musculares; después la sustancia transmisora difunde hacia las células.

Además, cuando hay muchas capas de células musculares, las fibras nerviosas con frecuencia inervan solo la capa externa. La excitación muscular viaja desde esta capa externa hacia las capas internas por conducción de los

potenciales de acción en la masa muscular o mediante difusión adicional de la sustancia transmisora.

Los axones que inervan las fibras musculares lisas no tienen los extremos terminales ramificados típicos que se observan en la placa motora terminal de las fibras musculares esqueléticas.

Por el contrario, la mayoría de los axones terminales delgados tiene múltiples varicosidades distribuidas a lo largo de sus ejes. En estos puntos se interrumpen las células de Schwann que rodean a los axones, de modo que se puede secretar la sustancia transmisora a través de las paredes de las varicosidades.

En las varicosidades hay vesículas similares a las de la placa terminal del músculo esquelético y que contienen la sustancia transmisora. Pero, al contrario de las vesículas de las uniones del músculo esquelético, que siempre contienen acetilcolina, las vesículas de las terminaciones de las fibras nerviosas autónomas contienen acetilcolina en algunas fibras y noradrenalina en otras, y de manera ocasional también otras sustancias. En algunos casos, particularmente en el tipo multiunitario del músculo liso, las varicosidades están separadas de la membrana de la célula muscular por tan solo 20 a 30 nm, la misma anchura que tiene la hendidura sináptica que aparece en la unión del músculo esquelético.

Estas uniones se denominan uniones de contacto, y actúan de manera muy similar a la unión neuromuscular del músculo esquelético; la rapidez de la contracción de estas fibras musculares lisas es considerablemente más rápida que la de las fibras estimuladas por las uniones difusas.

Sustancias transmisoras excitadoras e inhibidoras secretadas en la unión neuromuscular del músculo liso Las sustancias transmisoras más importantes que secretan los nervios autónomos que inervan el músculo liso son acetilcolina y noradrenalina, aunque nunca son secretadas por las mismas fibras nerviosas. La acetilcolina es una sustancia transmisora excitadora de las fibras musculares lisas en algunos órganos y un transmisor inhibidor en el músculo liso de otros órganos. Cuando la acetilcolina excita una fibra, la noradrenalina habitualmente la inhibe. Por el contrario, cuando la acetilcolina inhibe una fibra, la noradrenalina habitualmente la excita. Ahora bien, ¿por qué se producen estas respuestas diferentes? La respuesta es que tanto la acetilcolina como la noradrenalina excitan o inhiben el músculo liso uniéndose en primer lugar a una proteína receptora de la superficie de la membrana de la célula muscular.

Algunas de las proteínas receptoras son receptores excitadores, mientras que otras son receptores inhibidores. Así, el tipo de receptor determina si el músculo liso es inhibido o excitado y también determina cuál de los dos transmisores, acetilcolina o noradrenalina, participa en la producción de la excitación o de la inhibición.

Estos receptores se analizan con más detalle en el capítulo 61 en relación con la función del sistema nervioso autónomo. Potenciales de membrana y potenciales de acción en el músculo liso Potenciales de membrana en el músculo liso el voltaje cuantitativo del potencial de membrana del músculo liso depende de la situación momentánea del músculo. En el estado de reposo normal el potencial intracelular es de aproximadamente –50 a –60 mV, alrededor de 30 mV menos negativo que en el músculo esquelético.

Potenciales de acción en el músculo liso unitario Los potenciales de acción se producen en el músculo liso unitario (como el músculo visceral) de la misma forma que en el músculo esquelético. Normalmente no se producen en la mayoría de los tipos multiunitarios de músculo liso, como se analiza en una sección posterior.

Los potenciales de acción del músculo liso visceral se producen en una de dos formas:

1) potenciales en espiga

2) potenciales de acción con meseta. Potenciales en espiga Los potenciales de acción en espiga típicos, como los que se ven en el músculo esquelético, aparecen en la mayoría de los tipos de músculo liso unitario. La duración de este tipo de potencial de acción es de 10 a 50 ms.

Estos potenciales de acción se pueden generar de muchas maneras, por ejemplo mediante estimulación eléctrica, por la acción de hormonas sobre el músculo liso, por la acción de sustancias transmisoras procedentes de las fibras nerviosas, por distensión o como consecuencia de su generación espontánea en la propia fibra muscular

Potenciales de acción con meseta.

El inicio de este potencial de acción es similar al del potencial en espiga típico. Sin embargo, en lugar de la repolarización rápida de la membrana de la fibra muscular, la repolarización se retrasa durante varios cientos hasta 1.000 ms (1 s). La importancia de esta meseta es que puede ser responsable de la contracción prolongada que se produce en algunos tipos de músculo liso, como el uréter, el útero en algunas situaciones y ciertos tipos de músculo liso vascular.

Los canales de calcio son importantes en la generación del potencial de acción del músculo liso La membrana de la célula muscular lisa tiene muchos más canales de calcio activados por el voltaje que el músculo esquelético, aunque tiene pocos

canales de sodio activados por el voltaje. Por tanto, el sodio participa poco en la generación del potencial de acción en la mayor parte del músculo liso.

Por el contrario, el flujo de iones calcio hacia el interior de la fibra es el principal responsable del potencial de acción. Este flujo ocurre de la misma manera autorregenerativa que se produce en los canales de sodio de las fibras nerviosas y de las fibras musculares esqueléticas.

Sin embargo, los canales de calcio se abren muchas veces más lentos que los canales de sodio, y también permanecen abiertos mucho más tiempo. Estas características explican en gran medida los prolongados potenciales de acción en meseta de algunas fibras musculares lisas. Otra característica importante de la entrada de los iones calcio en las células durante el potencial de acción es que los iones calcio actúan directamente sobre el mecanismo contráctil del músculo liso para producir la contracción.

Así, el calcio realiza dos tareas a la vez. Los potenciales de onda lenta en el músculo liso unitario pueden conducir a la generación espontánea de potenciales de acción Algunas células musculares lisas son autoexcitadoras. Es decir, los potenciales de acción se originan en las propias células musculares lisas sin ningún estímulo extrínseco.

Esta actividad con frecuencia se asocia a un ritmo de ondas lentas básico del potencial de membrana. La propia onda lenta no es el potencial de acción. Es decir, no es un proceso autorregenerativo que se propaga progresivamente a lo largo de las membranas de las fibras musculares, sino que es una propiedad local de las fibras musculares lisas que forman la masa muscular. No se conoce la causa del ritmo de ondas lentas.

Una hipótesis es que las ondas lentas están producidas por la aparición y desaparición del bombeo de iones positivos (probablemente iones sodio) hacia el exterior a través de la membrana de la fibra muscular, es decir, el potencial de membrana se hace más negativo cuando el sodio se bombea rápidamente y menos negativo cuando la bomba de sodio es menos activa.

Otra hipótesis es que las conductancias de los canales iónicos aumentan y disminuyen de manera rítmica. La importancia de las ondas lentas es que, cuando son lo suficientemente intensas, pueden iniciar potenciales de acción. Las ondas lentas en sí mismas no pueden producir la contracción muscular. No obstante, cuando el máximo del potencial de la onda lenta negativa en el interior de la membrana celular aumenta en dirección positiva desde –60 hasta aproximadamente –35 mV (el umbral aproximado para generar potenciales de acción en la mayor parte del músculo liso visceral), se produce un potencial de acción que se propaga a lo largo de la masa muscular y se produce la contracción.

Estas secuencias repetitivas de potenciales de acción desencadenan una contracción rítmica de la masa del músculo liso. Por tanto, las ondas lentas se denominan ondas marcapasos. En el capítulo 63 se verá que este tipo de actividad marcapasos controla las contracciones rítmicas del tubo digestivo. Excitación del músculo liso visceral por distensión muscular Cuando el músculo liso visceral (unitario) es distendido lo suficiente, habitualmente se generan potenciales de acción espontáneos, que se deben a una combinación de:

1) los potenciales de onda lenta normales

2) la disminución de la negatividad global del potencial de membrana que produce la distensión. Esta respuesta a la distensión permite que la pared del tubo digestivo, cuando se distiende excesivamente, se contraiga automática y rítmicamente.

Despolarización del músculo liso multiunitario sin potenciales de acción

Las fibras musculares lisas del músculo liso multiunitario (como el músculo del iris del ojo o el músculo erector de cada uno de los cabellos) normalmente se contraen sobre todo en respuesta a estímulos nerviosos.

Las terminaciones nerviosas secretan acetilcolina en el caso de algunos músculos lisos multiunitarios y noradrenalina en el caso de otros. En ambos casos, las sustancias transmisoras producen despolarización de la membrana del músculo liso, y esto a su vez produce la contracción.

Habitualmente no se producen potenciales de acción, porque las fibras son demasiado pequeñas para generar un potencial de acción. (Cuando se producen potenciales de acción en el músculo liso unitario visceral, se deben despolarizar simultáneamente de 30 a 40 fibras musculares antes de que se produzca un potencial de acción autopropagado.) Sin embargo, en las células musculares lisas pequeñas, incluso sin potencial de acción, la despolarización local (denominada potencial de la unión) que produce la propia sustancia transmisora nerviosa se propaga «electrotónicamente» en toda la fibra y es lo único necesario para producir la contracción muscular.

Contracción del músculo liso en respuesta a factores químicos tisulares locales

Los más pequeños de estos vasos tienen una inervación escasa o nula. Sin embargo, el músculo liso es muy contráctil y responde rápidamente a los cambios de las condiciones químicas locales del líquido intersticial circundante y a la distensión originada por cambios en la presión arterial. En el estado normal de reposo muchos de los vasos sanguíneos pequeños permanecen contraídos.

Sin embargo, cuando es necesario un flujo sanguíneo tisular adicional múltiples factores pueden relajar la pared vascular, permitiendo de esta manera el aumento

del flujo. Así, un potente sistema de control de retroalimentación local controla el flujo sanguíneo a la zona tisular local. Algunos de los factores de control específicos son:

1. La ausencia de oxígeno en los tejidos locales produce relajación del músculo liso y, en consecuencia, vasodilatación.

2. El exceso de anhídrido carbónico produce vasodilatación.

3. El aumento de la concentración de iones hidrógeno produce vasodilatación. La adenosina, el ácido láctico, el aumento de los iones potasio, la disminución de la concentración de los iones calcio y el aumento de la temperatura corporal producen vasodilatación local.

La disminución de la presión arterial, al originar una menor distensión del músculo liso vascular, hace también que estos pequeños vasos sanguíneos se dilaten.

Efectos de las hormonas sobre la contracción del músculo liso

Muchas de las hormonas circulantes en la sangre afectan en cierto grado a la contracción del músculo liso, y algunas tienen efectos profundos. Entre las más importantes se encuentran la noradrenalina, la adrenalina, la angiotensina II, la endotelina, la vasopresina, la oxitocina, la serotonina y la histamina.

Una hormona produce contracción del músculo liso cuando la membrana de la célula muscular contiene receptores excitadores activados por hormonas para esa hormona. Por el contrario, la hormona produce inhibición si la membrana contiene receptores inhibidores para ella en lugar de receptores excitadores.

Mecanismos de la excitación o la inhibición del músculo liso por hormonas o por factores tisulares locales

Algunos receptores hormonales de la membrana del músculo liso abren canales iónicos de sodio o de calcio y despolarizan la membrana, al igual que ocurre después de la estimulación nerviosa. A veces se producen potenciales de acción, o potenciales de acción que ya se están produciendo pueden potenciarse. En otros casos se produce despolarización sin potenciales de acción y esta despolarización permite la entrada de iones calcio en la célula, lo que facilita la contracción. Por el contrario, se produce inhibición cuando la hormona (u otro factor tisular) cierra los canales de sodio y calcio para impedir la entrada de estos iones positivos; también se produce inhibición si los canales de potasio, que normalmente están cerrados, se abren, lo que permite que iones potasio positivos difundan hacia el exterior de la célula.

Estas dos acciones aumentan el grado de negatividad en el interior de la célula muscular, un estado que se denomina hiperpolarización y que inhibe intensamente la contracción muscular. Algunas veces la contracción o la inhibición del músculo

liso es iniciada por hormonas que no producen directamente ningún cambio en el potencial de membrana.

En estos casos la hormona puede activar un receptor de membrana que no abre ningún canal iónico, sino que produce un cambio interno de la fibra muscular, como la liberación de iones calcio desde el retículo sarcoplásmico intracelular; después el calcio induce la contracción.

Para inhibir la contracción se sabe que otros mecanismos activan la enzima adenilato ciclasa o guanilato ciclasa de la membrana celular; las porciones de los receptores que sobresalen hacia el interior de las células están acopladas con estas enzimas, dando lugar a la formación de monofosfato cíclico de adenosina (AMPc) o monofosfato cíclico de guanosina (GMPc), denominados segundos mensajeros. El AMPc y el GMPc tienen muchos efectos, uno de los cuales es modificar el grado de fosforilación de varias enzimas que inhiben indirectamente la contracción.

Se activa la bomba que mueve iones calcio desde el sarcoplasma hacia el retículo sarcoplásmico, así como la bomba de la membrana celular que saca iones calcio de la propia célula; estos efectos reducen la concentración de los iones calcio en el sarcoplasma, inhibiendo de esta manera la contracción.